LEI ZERO E PRIMEIRA LEI DA TERMODINÂMICA

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LEI ZERO E PRIMEIRA LEI DA TERMODINÂMICA 
Aline de Santana Carvalho[1: Acadêmicos do curso de Química-Licenciatura da Universidade Federal do Amapá]
Eduardo Ricardo Silva Cardoso ¹
Harlyson Lopes Carvalho¹
Luca do Vale Penha¹
Luciane Barros Silva¹
Daniel Sousa dos Santos[2: Docente da disciplina Física II do curso de Química Licenciatura]
INTRODUÇÃO
 Termodinâmica é a ciência que estuda as transformações de energia nas quais as variações de temperatura são importantes. A maioria das transformações químicas resulta em alterações nas temperaturas e, portanto os químicos sempre estiveram envolvidos no desenvolvimento da Termodinâmica como ciência.
LEI ZERO DA TERMODINÂMICA
Nos estudos iniciais sobre a Termodinâmica, vimos que dois corpos estão em equilíbrio térmico quando possuem a mesma temperatura. Mas a noção de equilíbrio térmico precisa de alguns comentários adicionais. Por exemplo, se em um recipiente contendo água até à metade, com temperatura de 20ºC. Dentro do recipiente colocamos um pouco de suco de uva, à temperatura de 30ºC. Utilizando dois termômetros, podemos medir a temperatura de ambas as partes, água e suco, separadamente. Dessa forma, podemos verificar que a temperatura do suco está mais elevada do que a temperatura da água, pois o processo de transferência de calor não se dá imediatamente. Portanto, depois de alguns minutos, verificaremos que ambas as partes da mistura estão com a mesma temperatura. Podemos notar que um corpo está em equilíbrio térmico quando todas as suas partes estão à mesma temperatura.
Para que seja perfeitamente compreendido o conceito da Lei Zero da Termodinâmica, devem ser esclarecidas as definições de: sistemas termodinâmicos (abertos, fechados e isolados), sistema limitado e vizinhança.
Um sistema termodinâmico encontra-se aberto quando consegue trocar matéria (massa) e energia (calor e trabalho) com o meio; encontra-se fechado quando apenas pode trocar energia, uma vez que o trânsito de matéria é impedido por alguma obstrução; e, por fim, um sistema Termodinâmico é isolado (adiabático) quando não troca matéria e nem energia com o meio.
Um sistema limitado, nesse contexto, significa o espaço até onde o experimento se delimita: esquecendo todo o resto. E, a vizinhança seria exatamente esse “resto”: a região externa ao experimento.
Nos três exemplos, o sistema limitado seria o tubo de ensaio contendo uma determinada substância(onde o estudo se concentra), a vizinhança seria o espaço no qual o tubo está imerso (exemplo: o ar).
Após a constatação de que o calor é uma forma de energia que poderia ser transformada em outra, a Termologia passou a ser chamada de Termodinâmica. Foi no ano de 1930 que se percebeu que, para se obter uma estrutura lógica na apresentação da Termodinâmica, era necessário colocar uma outra lei antes das que já haviam sido enunciadas (1º lei e 2º lei). Assim, essa outra lei recebeu o nome de Lei Zero da Termodinâmica.
Consideremos dois objetos A e B. Se um terceiro objeto T está em equilíbrio térmico com A e também em equilíbrio térmico com B, então A e B estão em equilíbrio entre si.
É essa lei que garante a possibilidade de usarmos um termômetro T para averiguar se dois corpos A e B estão em equilíbrio. Para isso, basta conferir se os dois corpos têm a mesma temperatura.
PRIMEIRA LEI DA TERMODINÂMICA
Ao estudar alguns fatos históricos sobre a busca de novas fontes de energia e formas de realização de trabalho perceberam que o homem utilizou diversos recursos. Em função dessas descobertas vimos que tanto o calor como o trabalho e a energia interna são formas de energia e que, pelo que conhecemos de sistemas mecânicos, a energia se conserva e existe uma relação entre trabalho e energia. Com base nos estudos realizados no decorrer da história, vimos que a Primeira Lei da Termodinâmica trata do balanço energético entre as energias inicial e final do sistema, a energia fornecida e o trabalho realizado pelo sistema, ou seja, podemos afirmar que em qualquer processo termodinâmico analisado, a quantidade de calor recebida pelo sistema é igual ao trabalho realizado por ele mais a variação da energia interna Um sistema não pode criar ou consumir energia, mas apenas armazená-la ou transferi-la ao meio onde se encontra, como trabalho, ou ambas as situações simultaneamente, então, ao receber uma quantidade Q de calor, esta poderá realizar um trabalho  e aumentar a energia interna do sistema ΔU, ou seja, expressando matematicamente:
Sendo todas as unidades medidas em Joule (J).
Conhecendo esta lei, podemos observar seu comportamento para cada uma das grandezas apresentadas:
	Calor
	Trabalho
	Energia Interna
	Q//ΔU
	Recebe
	Realiza
	Aumenta
	>0
	Cede
	Recebe
	Diminui
	<0
	Não troca
	Não realiza e nem recebe
	Não varia
	=0
 
A primeira lei da termodinâmica refere-se a um processo, pois tanto o trabalho quanto o calor não podem ser medidos ou calculados para um único estado termodinâmico. Essas duas grandezas só têm significados quando medidas em instantes diferentes. Ao se referir à primeira lei da termodinâmica podemos dizer que ela nada mais é do que a lei da conservação da energia, ou seja, em um processo termodinâmico, a energia total de um sistema se conserva. Dessa forma, podemos dizer que quando o sistema recebe calor, ele pode variar a energia interna e também realizar um trabalho. Por exemplo, quando colocamos um recipiente com gás sobre uma chama, o gás se expande realizando trabalho e aumenta sua temperatura, ou seja, aumenta sua energia interna.
Nesse tipo de processo termodinâmico, parte do calor que o gás recebe é transformado em energia interna e parte desse calor é utilizado para realizar trabalho termodinâmico. Assim, a soma dessas duas parcelas é igual ao calor recebido, pois sabemos que a energia não pode ser criada e nem destruída, mas apenas transformada. Com isso podemos definir que um determinado gás realiza trabalho quando seu volume aumenta (T positivo). Quando seu volume diminui, o trabalho é realizado sobre o gás (T negativo).
CONSIDERAÇÕES FINAIS 
O desenvolvimento da termodinâmica permitiu a consolidação e ampliou os limites do princípio da conservação da energia. Antes do estudo Termodinâmica como ciência, o conceito de energia não estava bem definido e se restringia à mecânica. Não é por acaso que o calor foi considerado inicialmente uma substância. Foi demonstrado experimentalmente que a energia pode se apresentar de diversas formas e que ainda se conserva durante as transformações.
REFERÊNCIAS
TOFFOLI, Leopoldo. Primeira Lei da Termodinâmica. Disponível em: <https://www.infoescola.com/fisica/primeira-lei-da-termodinamica/>. Acesso em: 31 jan. 2018.
SILVA, Domiciano Correa Marques. Primeira Lei da Termodinâmica. Disponível em: <http://mundoeducacao.bol.uol.com.br/fisica/primeira-lei-termodinamica.htm>. Acesso em: 31 jan. 2018.
LIRA, Júlio César Lima. Lei Zero da Termodinâmica. Disponível em: <https://www.infoescola.com/fisica/lei-zero-da-termodinamica/>. Acesso em: 31 jan. 2018.
SILVA, Domiciano Correa Marques. Lei zero da termodinâmica. Disponível em: <http://mundoeducacao.bol.uol.com.br/fisica/lei-zero-termodinamica.htm>. Acesso em: 31 jan. 2018.